JPH0525836B2 - - Google Patents
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- JPH0525836B2 JPH0525836B2 JP58248971A JP24897183A JPH0525836B2 JP H0525836 B2 JPH0525836 B2 JP H0525836B2 JP 58248971 A JP58248971 A JP 58248971A JP 24897183 A JP24897183 A JP 24897183A JP H0525836 B2 JPH0525836 B2 JP H0525836B2
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- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B27/02—Single-crystal growth under a protective fluid by pulling from a melt
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
- C30B15/02—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/46—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
- C30B29/48—AIIBVI compounds wherein A is Zn, Cd or Hg, and B is S, Se or Te
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10T117/00—Single-crystal, oriented-crystal, and epitaxy growth processes; non-coating apparatus therefor
- Y10T117/10—Apparatus
- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
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- Y10T117/1024—Apparatus for crystallization from liquid or supercritical state
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(ア) 技術分野
この発明は、化合物半導体単結晶の引き上げ方
法及び装置に関する。
法及び装置に関する。
化合物半導体単結晶を製造する際、その電気的
特性を変えるために、又は転位密度を低くするた
め、各種の元素をドーピングすることが多い。
特性を変えるために、又は転位密度を低くするた
め、各種の元素をドーピングすることが多い。
例えば、ｎ型半導体とするため、或はｐ型半導
体とするため、母材構成元素と異なる価数をとる
元素を不純物として加える。
体とするため、母材構成元素と異なる価数をとる
元素を不純物として加える。
−族半導体として、例えばGaAs，GaP，
InP，InAs，GaSbなどが製造される。
InP，InAs，GaSbなどが製造される。
−族化合物半導体としてCdS，CdSe，
CdTeなどがある。
CdTeなどがある。
例えばGaAs化合物半導体の場合、転位密度を
減らすために、Ｂ，In，Sbなどのアイソエレク
トロニツクな不純物がドープされる。
減らすために、Ｂ，In，Sbなどのアイソエレク
トロニツクな不純物がドープされる。
この他ドーパントとして、Ｓ，Te，Siなどを
ドーピングすることもある。
ドーピングすることもある。
これらの化合物半導体単結晶の成長方法とし
て、液体カプセル引き上げ法（LEC法）が使わ
れている。これは、液体カプセル剤で覆われた原
料融液に、種結晶をつけて、回転させながら引上
げると、種結晶につづいて単結晶が成長してゆく
ものである。
て、液体カプセル引き上げ法（LEC法）が使わ
れている。これは、液体カプセル剤で覆われた原
料融液に、種結晶をつけて、回転させながら引上
げると、種結晶につづいて単結晶が成長してゆく
ものである。
不純物をドーピングする場合は、原料融液の中
へはじめから不純物を、元素又は化合物のかたち
で入れておく。
へはじめから不純物を、元素又は化合物のかたち
で入れておく。
(イ) 従来技術とその問題点
原料融液の中へ不純物元素を加えた場合、引上
げた単結晶の固化した部分の不純物濃度CSと、融
液の中の不純物濃度CLとは、一般に等しくはな
い。
げた単結晶の固化した部分の不純物濃度CSと、融
液の中の不純物濃度CLとは、一般に等しくはな
い。
固液界面に於て接する固体部と、液体中での濃
度の比は一定であるが、これを偏析係数
（Distribution Coefficient）と呼ぶ。勿論、圧力
や原料融液中の母体元素の構成比によつて変化す
るが、圧力などを一定に保持すれば、偏析係数は
一定であるとみなすことができる。
度の比は一定であるが、これを偏析係数
（Distribution Coefficient）と呼ぶ。勿論、圧力
や原料融液中の母体元素の構成比によつて変化す
るが、圧力などを一定に保持すれば、偏析係数は
一定であるとみなすことができる。
偏析係数ｋは、融液中での濃度を１とした時、
固定中に含まれる不純物濃度がｋである、という
もので、定義は、 ｋ＝CS／CL (1) で与えられる。
固定中に含まれる不純物濃度がｋである、という
もので、定義は、 ｋ＝CS／CL (1) で与えられる。
偏析係数は１より小さいものが多い。偏析係数
ｋが１より小さいと、固化した部分へ、その不純
物が入り難いという事である。すると、LEC法
で結晶を引上げると、母材元素の方は、単結晶の
一部として、るつぼから失われるので、不純物濃
度が徐々に高くなつてゆく。
ｋが１より小さいと、固化した部分へ、その不純
物が入り難いという事である。すると、LEC法
で結晶を引上げると、母材元素の方は、単結晶の
一部として、るつぼから失われるので、不純物濃
度が徐々に高くなつてゆく。
結晶中の不純物濃度Ｃは、固化率をｇ、融液中
の初期濃度をC0として、 Ｃ＝C0k（１−ｇ）k-1 (2) によつて与えられる。
の初期濃度をC0として、 Ｃ＝C0k（１−ｇ）k-1 (2) によつて与えられる。
従つて、LEC法で引き上げられた単結晶は、
ｋ＜１の不純物ドーピングの場合、不純物濃度が
上部（トツプ）で低く、底部で高くなる。
ｋ＜１の不純物ドーピングの場合、不純物濃度が
上部（トツプ）で低く、底部で高くなる。
単結晶は成長軸に対し垂直な面で切断してウエ
ハとする。不純物濃度はウエハごとに異なる。特
性のそろつたウエハを多数製造することが難し
い。
ハとする。不純物濃度はウエハごとに異なる。特
性のそろつたウエハを多数製造することが難し
い。
また、不純物濃度が高い場合は、単結晶を引き
上げている途中で、不純物濃度が高くなり過ぎ
て、不純物原子の析出が起こる。こうなると、こ
れ以後、単結晶にならないので、使える部分は、
上部の僅かな部分だけとなる。
上げている途中で、不純物濃度が高くなり過ぎ
て、不純物原子の析出が起こる。こうなると、こ
れ以後、単結晶にならないので、使える部分は、
上部の僅かな部分だけとなる。
上部から下部に至るまで単結晶で、しかも、不
純物濃度が一定であるのが理想的である。
純物濃度が一定であるのが理想的である。
るつぼが大きくて、原料融液の量が、引き上げ
るべき単結晶に比べて十分多量であれば、単結晶
を引上げることによる不純物濃度の変化は僅かで
ある。
るべき単結晶に比べて十分多量であれば、単結晶
を引上げることによる不純物濃度の変化は僅かで
ある。
しかし、多くの場合、るつぼの直径は、単結晶
の２倍程度で、深さはほぼ直径に等しいものを使
うから、原料融液を大量に使用するという事はで
きない。
の２倍程度で、深さはほぼ直径に等しいものを使
うから、原料融液を大量に使用するという事はで
きない。
(ウ) 発明の目的
この発明は、不純物濃度が上部から下部まで一
定であるような化合物半導体単結晶をLEC法に
よつて引き上げることを目的とする。
定であるような化合物半導体単結晶をLEC法に
よつて引き上げることを目的とする。
(エ) 発明の方法
この発明では、不純物濃度を一定とした単結晶
を引上げるため、原料融液へアンドープの多結晶
原料又は単結晶を一定量づつ溶かし、融液中の不
純物濃度を一定に保つようにする。
を引上げるため、原料融液へアンドープの多結晶
原料又は単結晶を一定量づつ溶かし、融液中の不
純物濃度を一定に保つようにする。
原料融液をＬ(g)、引き上げた単結晶をＳ(g)、融
液の中へ溶かした多結晶をＱ(g)とし、融液の中の
不純物の重量をｍ(g)とする。融液中の不純物濃度
をＣとすると、次の関係式が成立する。
液の中へ溶かした多結晶をＱ(g)とし、融液の中の
不純物の重量をｍ(g)とする。融液中の不純物濃度
をＣとすると、次の関係式が成立する。
単結晶がdsだけ引上げられて、融液中の不純物
が−dmだけ減少したとする。
が−dmだけ減少したとする。
−dm＝kCdS (3)
dS＋dL＝dQ (4)
CL＝ｍ (5)
融液不純物濃度Ｃが一定であると仮定すると、
dQ＝（１−ｋ）ds (6)
dL＝−kds (7)
dm＝−kCds (8)
となる。つまり、単結晶をdSだけ引上げると、
（１−ｋ）dSだけ多結晶又は単結晶を原料融液の
中へ補給すれば、原料融液中の不純物濃度を一定
に保持することができる。
（１−ｋ）dSだけ多結晶又は単結晶を原料融液の
中へ補給すれば、原料融液中の不純物濃度を一定
に保持することができる。
−族化合物半導体の場合は、補給する多結
晶の中から族元素が抜けやすいので、これを防
ぐため、液体カプセルする必要がある。液体カプ
セルはGaAsの場合B2O3を用いるが、両者の密度
の差によつて、多結晶GaAsは、るつぼ内の固液
界面のかなり上方までB2O3によつて覆うことが
できる。
晶の中から族元素が抜けやすいので、これを防
ぐため、液体カプセルする必要がある。液体カプ
セルはGaAsの場合B2O3を用いるが、両者の密度
の差によつて、多結晶GaAsは、るつぼ内の固液
界面のかなり上方までB2O3によつて覆うことが
できる。
(オ) 発明の構成
第１図は本発明の構成例を示す化合物半導体単
結晶引き上げ装置の断面図である。
結晶引き上げ装置の断面図である。
１は円筒形状の加熱ヒーターである。２は回転
昇降可能な下軸で、サセプタ３が上端に取付けて
ある。サセプタ３の中にはるつぼ４が設けてあ
る。
昇降可能な下軸で、サセプタ３が上端に取付けて
ある。サセプタ３の中にはるつぼ４が設けてあ
る。
るつぼ４はPBN、石英などである。
るつぼ４の中には原料融液５があり、加熱ヒー
ター１からの熱を受けて液体状態を保つている。
これは不純物を含む融液である。
ター１からの熱を受けて液体状態を保つている。
これは不純物を含む融液である。
原料融液５の上方には、液体カプセル層６があ
つて、融液５を覆つている。これは、蒸気圧の高
い族元素が抜けるのを防止する。
つて、融液５を覆つている。これは、蒸気圧の高
い族元素が抜けるのを防止する。
液体カプセル層は、原料融液がGaAsの場合は
B2O3である。原料融液がGaSbの場合はKCl／
NaCl共晶材料である。
B2O3である。原料融液がGaSbの場合はKCl／
NaCl共晶材料である。
これらの装置は、不活性ガス又は窒素ガス１１
が充填された高圧の耐圧容器の中に設けられてい
る。簡単のため耐圧容器は図示しない。
が充填された高圧の耐圧容器の中に設けられてい
る。簡単のため耐圧容器は図示しない。
耐圧容器の上方から、垂直方向に上軸１３が垂
下してあり、下端に種結晶７が取付けてある。上
軸１３は回転昇降自在である。
下してあり、下端に種結晶７が取付けてある。上
軸１３は回転昇降自在である。
種結晶７を原料融液５の中へ漬けて引上げてゆ
くと、単結晶８が種結晶７に続いて成長してゆ
く。
くと、単結晶８が種結晶７に続いて成長してゆ
く。
以上の構成は通常のLEC法のものと全く異な
らない。
らない。
本発明に於ては、アンドープの多結晶又は単結
晶９を上方から、原料融液５の中へ徐々に差入れ
て、原料融液５中の不純物濃度の高まるのを防止
している。これが重要な点である。
晶９を上方から、原料融液５の中へ徐々に差入れ
て、原料融液５中の不純物濃度の高まるのを防止
している。これが重要な点である。
アンドープ多結晶又は単結晶９の上端は昇降回
転自在の溶解用多結晶支持軸９によつて支持され
ている。
転自在の溶解用多結晶支持軸９によつて支持され
ている。
アンドープ多結晶９の融液に接触している部分
は融液の熱で融けて融液に混ざる。アンドープ多
結晶９が融液に追液されるから、不純物が希釈さ
れる。均一に希釈するためには結晶及びるつぼの
回転による撹拌効果を利用する。多結晶９を融液
へ差入れる速度を調節すれば、不純物濃度の上昇
を抑えることができ、不純物濃度を一定にするこ
ともできる。反応に不純物濃度を下げてゆくこと
すらできる。
は融液の熱で融けて融液に混ざる。アンドープ多
結晶９が融液に追液されるから、不純物が希釈さ
れる。均一に希釈するためには結晶及びるつぼの
回転による撹拌効果を利用する。多結晶９を融液
へ差入れる速度を調節すれば、不純物濃度の上昇
を抑えることができ、不純物濃度を一定にするこ
ともできる。反応に不純物濃度を下げてゆくこと
すらできる。
GaAsの場合は、Asがアンドープ多結晶９から
抜ける惧れがあるので、これを防ぐために、多結
晶保持パイプ１２を使い、この中にアンドープ多
結晶９を垂下し、さらにB2O3の液体カプセル層
１６で覆う。
抜ける惧れがあるので、これを防ぐために、多結
晶保持パイプ１２を使い、この中にアンドープ多
結晶９を垂下し、さらにB2O3の液体カプセル層
１６で覆う。
Asが抜けるのは、アンドープ多結晶９がある
程度高温に熱せられた時であるから、垂下された
多結晶９の全体ではなく、下半部だけをB2O3で
被覆すればよい。
程度高温に熱せられた時であるから、垂下された
多結晶９の全体ではなく、下半部だけをB2O3で
被覆すればよい。
B2O3は常温で固体であり、500℃〜600℃まで
加熱しなければ液体にならない。幸い500℃〜600
℃ではGaAs多結晶（又は単結晶）からのAsの逃
散がほとんどない。
加熱しなければ液体にならない。幸い500℃〜600
℃ではGaAs多結晶（又は単結晶）からのAsの逃
散がほとんどない。
そこで、多結晶保持パイプ１２の途中に、局所
的なB2O3加熱用ヒーター１４を設ける。このヒ
ーター１４によつて、B2O3が加熱された液状に
なるから、アンドープ多結晶GaAs９の加熱され
た下半部を覆いAsが抜けるのを防止する。
的なB2O3加熱用ヒーター１４を設ける。このヒ
ーター１４によつて、B2O3が加熱された液状に
なるから、アンドープ多結晶GaAs９の加熱され
た下半部を覆いAsが抜けるのを防止する。
アンドープ多結晶９を融液中へ供給する速さ
は、融液中の不純物濃度を一定にするためには、
先に説明したように、 dQ／dt＝（１−ｋ）dS／dt (9) で求められる。dQ／dtはアンドープ多結晶９の
融液への単位時間あたりの供給量（重量）で、
dS／dtは単位時間あたりの結晶引き上げ量であ
る。
は、融液中の不純物濃度を一定にするためには、
先に説明したように、 dQ／dt＝（１−ｋ）dS／dt (9) で求められる。dQ／dtはアンドープ多結晶９の
融液への単位時間あたりの供給量（重量）で、
dS／dtは単位時間あたりの結晶引き上げ量であ
る。
もしも引き上げられている単結晶が半径Ｅの円
形断面を持つとし、溶解用のアンドープ多結晶が
半径Ｆの円形断面であるとすると、液面からの単
結晶の引き上げ速度Ｕと、アンドープ多結晶の下
降速度Ｖとは F2V＝（１−ｋ）E2U (10) の関係がある。
形断面を持つとし、溶解用のアンドープ多結晶が
半径Ｆの円形断面であるとすると、液面からの単
結晶の引き上げ速度Ｕと、アンドープ多結晶の下
降速度Ｖとは F2V＝（１−ｋ）E2U (10) の関係がある。
実際には液面（固液界面）も上下する。下軸２
の上向き速度をＷ、固液界面の面積をＡ、単結晶
の断面積をＢ、溶解用多結晶９の断面積をＣとす
ると、 CV−（１−ｋ）BU／Ｃ＋（１−ｋ）Ｂ＝−AW−kBU／
Ａ−kB(11) の関係を保てば、融液中の不純物濃度が一定にな
る。
の上向き速度をＷ、固液界面の面積をＡ、単結晶
の断面積をＢ、溶解用多結晶９の断面積をＣとす
ると、 CV−（１−ｋ）BU／Ｃ＋（１−ｋ）Ｂ＝−AW−kBU／
Ａ−kB(11) の関係を保てば、融液中の不純物濃度が一定にな
る。
厳密に(9)式の関係が満足されない場合は、不純
物濃度Ｃが変動する。変動分は、 dC／ＣＬ＝（−ｋ）dS−dQ (12) である。原料融液量Ｌが大きければ(9)式からのず
れがあつても、濃度Ｃの変動は僅かである。
物濃度Ｃが変動する。変動分は、 dC／ＣＬ＝（−ｋ）dS−dQ (12) である。原料融液量Ｌが大きければ(9)式からのず
れがあつても、濃度Ｃの変動は僅かである。
(10)式が成立する場合の例について説明する。
単結晶８の引き上げ速度を５mm／Ｈ、結晶径が
50mmφ、溶解用多結晶径が15mmφの時、溶解用多
結晶支持軸１０は固液界面１５に対して、 （１−ｋ）55.6（mm／Ｈ） の速さで下してゆけばよい。
50mmφ、溶解用多結晶径が15mmφの時、溶解用多
結晶支持軸１０は固液界面１５に対して、 （１−ｋ）55.6（mm／Ｈ） の速さで下してゆけばよい。
この例では、溶解用多結晶を円柱状にして、多
結晶保持パイプ１２の中へ差入れるようにしてい
る。これはるつぼ４の中心から離れた側方に垂下
してある。
結晶保持パイプ１２の中へ差入れるようにしてい
る。これはるつぼ４の中心から離れた側方に垂下
してある。
るつぼ４、サセプタ３とともに原料融液５も回
転するから、中心対称性のない多結晶９の配置
は、時によつて、固液界面１５の擾乱をひきおこ
し、円筒状の単結晶が育成できないことがある。
転するから、中心対称性のない多結晶９の配置
は、時によつて、固液界面１５の擾乱をひきおこ
し、円筒状の単結晶が育成できないことがある。
そこで、第２図に示すように溶解用の多結晶９
を円筒形に成形し、多結晶保持用二重筒１２′の
間に液体カプセル層１６とともに挾むようにして
もよい。
を円筒形に成形し、多結晶保持用二重筒１２′の
間に液体カプセル層１６とともに挾むようにして
もよい。
B2O3加熱用ヒーター１４は、適当な高さに、
円筒状にあるいは局所的に設ければよい。溶解用
多結晶支持軸１０は、２本或は３本設けられる。
円筒状にあるいは局所的に設ければよい。溶解用
多結晶支持軸１０は、２本或は３本設けられる。
(カ) 液体カプセル層の高さ
溶解用の多結晶９を被覆する液体カプセル層１
６の高さについて考察する。
６の高さについて考察する。
るつぼ４内の液体カプセル層６の表面から、多
結晶９を被覆する液体カプセル層１６の上面まで
の距離Ｈが問題である。
結晶９を被覆する液体カプセル層１６の上面まで
の距離Ｈが問題である。
多結晶保持パイプ１２又は多結晶保持二重筒１
２′の下端と固液界面１５の距離をｈとする。
２′の下端と固液界面１５の距離をｈとする。
保持パイプ１２又は二重筒１２′の中で、液体
カプセル層１６と融液との境界面１７と固液界面
１５の距離をh1とする。
カプセル層１６と融液との境界面１７と固液界面
１５の距離をh1とする。
原料融液の密度をρ0、液体カプセル層の密度を
ρ1とする。
ρ1とする。
Ｈ＝（ρ0／ρ1−１）h1 (13)
である。Ｈは高い方が望ましいので、h1を深くす
ればよい。h1の最大値はｈである。したがつて、
パイプ１２、二重筒１２′の下端まで液体カプセ
ル層１６が存在するようにし、Ｈを高くする。
ればよい。h1の最大値はｈである。したがつて、
パイプ１２、二重筒１２′の下端まで液体カプセ
ル層１６が存在するようにし、Ｈを高くする。
また、パイプ１２等を原料融液中へ深く差込む
ことが必要である。
ことが必要である。
GaAsの場合ρ0＝5.3g／cm3、B2O3はρ1＝1.6g／
cm3であるから、Ｈとh1の比は約2.3倍となる。
cm3であるから、Ｈとh1の比は約2.3倍となる。
(キ) 効果
(1) 引き上げた化合物半導体単結晶は、先端から
下端にいたるまで不純物濃度が一定である。ア
ンドープ多結晶又は単結晶を融液中に加えてゆ
き融液中の不純物濃を一定に保持するからであ
る。
下端にいたるまで不純物濃度が一定である。ア
ンドープ多結晶又は単結晶を融液中に加えてゆ
き融液中の不純物濃を一定に保持するからであ
る。
(2) 不純物が結晶の下端近傍で析出する、という
事がない。単結晶のほぼ全体がデバイス作製用
として使用できる。無駄な部分が少ない。
事がない。単結晶のほぼ全体がデバイス作製用
として使用できる。無駄な部分が少ない。
(3) 組成ずれがない。溶解用多結晶が高温にさら
されている部分は不活性ガスで表面において加
圧された液体カプセル層でシールされており、
揮発性物質が飛ばないからである。
されている部分は不活性ガスで表面において加
圧された液体カプセル層でシールされており、
揮発性物質が飛ばないからである。
(ク) 適用範囲
LEC法によつて製造される化合物半導体の全
般に適用できる。
般に適用できる。
GaAs，GaP，InP，InAs，GaSb，PbTe，
PbSeなどである。
PbSeなどである。
ドーパントは、Ｓ，Ｂ，Te，Sn，Sb，Inなど
の中の１種又は２種以上の元素である。
の中の１種又は２種以上の元素である。
第１図は本発明の化合物半導体引き上げ装置の
一例を示す縦断面図。第２図は本発明の化合物半
導体引き上げ装置の他の一例を示す縦断面図。 １……加熱ヒーター、２……下軸、３……サセ
プタ、４……るつぼ、５……原料融液、６……液
体カプセル層、７……種結晶、８……単結晶、９
……溶解用アンドープ多結晶、１０……溶解用多
結晶支持軸、１１……不活性ガス又は窒素ガス、
１２……多結晶保持パイプ、１２′……多結晶保
持二重筒、１３……上軸、１４……B2O3加熱用
ヒーター、１５……固液界面、１６……液体カプ
セル層、１７……多結晶保持パイプの中での液体
カプセル層と融液の界面、Ｈ……融液の液体カプ
セル層の上面から多結晶を被覆する液体カプセル
層の上面までの高さ、ｈ……多結晶保持パイプの
下端の固液界面からの距離、h1……多結晶保持パ
イプの中の液体カプセル層と融液の界面と固液界
面の距離。
一例を示す縦断面図。第２図は本発明の化合物半
導体引き上げ装置の他の一例を示す縦断面図。 １……加熱ヒーター、２……下軸、３……サセ
プタ、４……るつぼ、５……原料融液、６……液
体カプセル層、７……種結晶、８……単結晶、９
……溶解用アンドープ多結晶、１０……溶解用多
結晶支持軸、１１……不活性ガス又は窒素ガス、
１２……多結晶保持パイプ、１２′……多結晶保
持二重筒、１３……上軸、１４……B2O3加熱用
ヒーター、１５……固液界面、１６……液体カプ
セル層、１７……多結晶保持パイプの中での液体
カプセル層と融液の界面、Ｈ……融液の液体カプ
セル層の上面から多結晶を被覆する液体カプセル
層の上面までの高さ、ｈ……多結晶保持パイプの
下端の固液界面からの距離、h1……多結晶保持パ
イプの中の液体カプセル層と融液の界面と固液界
面の距離。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 加熱ヒーター１によつて加熱され、るつぼ４
の中に収容された不純物を含んだ原料融液５を液
体カプセル層６で覆い、上方から種結晶を漬して
引き上げることによつて原料融液５から単結晶８
を引き上げる化合物半導体単結晶引き上げ方法に
於て、るつぼ４の原料融液５の中へ、液体カプセ
ル層１６によつて下方が被覆されたアンドープ多
結晶又は単結晶９を原料融液５の不純物濃度を一
定に保持する速度で、原料融液５の中へ差入れて
溶解してゆくことを特徴とする化合物半導体単結
晶の引き上げ方法。 ２ アンドープ多結晶又は単結晶９の半径、下降
速度をＦ，Ｖ、引上げられている単結晶８の半
径、引上げ速度をＥ，Ｕ、不純物の偏析係数をｋ
とすると F2V＝（１−ｋ）E2U を満足するようにした特許請求の範囲第１項記載
の化合物半導体単結晶の引き上げ方法。 ３ るつぼ４を支持するサセプタ３と、サセプタ
３を支持し回転昇降自在に設けられる下軸２と、
種結晶７を下端に取り付け回転昇降自在に設けら
れる上軸１３と、るつぼ４の中の原料融液５を加
熱する加熱ヒーター１と、原料融液５の上面を被
覆する液体カプセル層６と、るつぼ４の周辺に於
て原料融液５の中へ差入れられたアンドープ多結
晶又は単結晶９を内部に保持する保持筒１２，１
２′と、多結晶９を上方から支持し、定まつた速
度で下降させることのできる溶解用多結晶支持用
軸１０と、多結晶保持筒１２，１２′の中へ収容
された液体カプセル層１６を加熱する加熱ヒータ
ー１４とより構成されることを特徴とする化合物
半導体単結晶の引き上げ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58248971A JPS60137891A (ja) | 1983-12-24 | 1983-12-24 | 化合物半導体単結晶引き上げ方法と装置 |
| DE8484308452T DE3471954D1 (en) | 1983-12-24 | 1984-12-05 | An lec method and apparatus for growing a single crystal of compound semiconductors |
| EP84308452A EP0149898B1 (en) | 1983-12-24 | 1984-12-05 | An lec method and apparatus for growing a single crystal of compound semiconductors |
| US06/684,727 US4911780A (en) | 1983-12-24 | 1984-12-21 | LEC method for growing a single crystal of compound semiconductors |
| US07/406,606 US4973454A (en) | 1983-12-24 | 1989-09-12 | LEC method and apparatus for growing a single crystal of compound semiconductors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58248971A JPS60137891A (ja) | 1983-12-24 | 1983-12-24 | 化合物半導体単結晶引き上げ方法と装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60137891A JPS60137891A (ja) | 1985-07-22 |
| JPH0525836B2 true JPH0525836B2 (ja) | 1993-04-14 |
Family
ID=17186108
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58248971A Granted JPS60137891A (ja) | 1983-12-24 | 1983-12-24 | 化合物半導体単結晶引き上げ方法と装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4911780A (ja) |
| EP (1) | EP0149898B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60137891A (ja) |
| DE (1) | DE3471954D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6270291A (ja) * | 1985-09-19 | 1987-03-31 | Toshiba Corp | ＧａＡｓ単結晶の製造方法及び装置 |
| FR2596777B1 (fr) * | 1986-04-08 | 1994-01-21 | Etat Francais Cnet | Procede de preparation de semi-isolants 3-5 mono-cristallins par dopage et application des semi-isolants ainsi obtenus |
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| DE10007179B4 (de) * | 2000-02-17 | 2004-08-19 | Siltronic Ag | Verfahren und Vorrichtung zum Dotieren einer Schmelze mit einem Dotierstoff |
| JP4777880B2 (ja) * | 2004-03-29 | 2011-09-21 | 京セラ株式会社 | シリコン鋳造装置およびシリコンインゴットの製造方法 |
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| DE102005030853A1 (de) * | 2005-07-01 | 2007-01-18 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Verfahren zur Herstellung von dotierten Halbleiter-Einkristallen, und III-V-Halbleiter-Einkristall |
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| US8329295B2 (en) | 2008-07-11 | 2012-12-11 | Freiberger Compound Materials Gmbh | Process for producing doped gallium arsenide substrate wafers having low optical absorption coefficient |
| US9945048B2 (en) * | 2012-06-15 | 2018-04-17 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Semiconductor structure and method |
| EP2982783A4 (en) | 2013-03-26 | 2017-01-04 | JX Nippon Mining & Metals Corporation | Compound semiconductor wafer, photoelectric conversion element, and method for producing group iii-v compound semiconductor single crystals |
Family Cites Families (15)
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| US2892739A (en) * | 1954-10-01 | 1959-06-30 | Honeywell Regulator Co | Crystal growing procedure |
| NL237834A (ja) * | 1958-04-09 | |||
| DE1294939B (de) * | 1962-12-21 | 1969-05-14 | Siemens Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von aus Halbleitermaterial bestehenden Einkristallen durch Ziehen aus einer Schmelze |
| US3759671A (en) * | 1971-10-15 | 1973-09-18 | Gen Motors Corp | Horizontal growth of crystal ribbons |
| DE2338338C3 (de) * | 1973-07-27 | 1979-04-12 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Vorrichtung zum Dotieren beim tiegelfreien Zonenschmelzen eines Halbleiterkristallstabes |
| US4650540A (en) * | 1975-07-09 | 1987-03-17 | Milton Stoll | Methods and apparatus for producing coherent or monolithic elements |
| DE2633961C2 (de) * | 1975-07-28 | 1986-01-02 | Mitsubishi Kinzoku K.K. | Verfahren zum Ziehen eines dünnen Halbleiter-Einkristallbandes |
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| JPH0699233B2 (ja) * | 1985-11-15 | 1994-12-07 | 住友電気工業株式会社 | 単結晶の製造方法 |
-
1983
- 1983-12-24 JP JP58248971A patent/JPS60137891A/ja active Granted
-
1984
- 1984-12-05 EP EP84308452A patent/EP0149898B1/en not_active Expired
- 1984-12-05 DE DE8484308452T patent/DE3471954D1/de not_active Expired
- 1984-12-21 US US06/684,727 patent/US4911780A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-09-12 US US07/406,606 patent/US4973454A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3471954D1 (en) | 1988-07-14 |
| EP0149898B1 (en) | 1988-06-08 |
| US4911780A (en) | 1990-03-27 |
| US4973454A (en) | 1990-11-27 |
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| EP0149898A2 (en) | 1985-07-31 |
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